可简单接地220v二端口三模块电源浪涌保护器的制作方法

专利名称：可简单接地220v二端口三模块电源浪涌保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种220V电源系统可简单接地的电源浪涌保护器，广泛 应用于220V供电的电子电气设备的雷击浪涌的保护。 背秉技术浪涌保护器是用于限制瞬时过电压和泄放浪涌电流的设备，它至少包含 一个非线性的元件，现有220伏电气设备防雷标准推荐的和工程实际使用的 浪涌保护器均是由二个氧化锌元件组成的二模块二端口浪涌保护器，其原理 结构如图1所示，在220伏电源系统中保护的实际应用如图2所示。对二端 口浪涌保护器的雷击保护效果可从图2中的雷电位UA、 UB和雷电压Uab上分析。在此，我们先分析雷电压(雷击残压)uab对电气设备的危害程度。在图2中，根据雷电位从高电位到低电位的泄放原则，A点的雷击能量 有四个可能的泄放途径，如图3(A)所示，I,是沿电网线路系统形成泄放途经， I2是通过浪涌保护元件BLl和接地线形成泄放途经，I3是通过浪涌保护元件 BLl和BL2及电网线路的配电接地形成泄放途径，14是通过电气设备形成泄 放途经。相同的对B点的雷击能量也有图3(B)所示的四个可能的泄放途经。 对图3所示的泄放途经根据不同的使用情况有以下几种可能 一、当避雷接地线电阻为很小时，雷击为不严重的不平衡雷击，即雷击 地电位Uc较低，并有Ua，b >Uc。 A、 B点的主要泄放途经如图4所示。输出 雷击过电压Uab其值如图5所示。Uab=Ua-Ub=Ubli-Ubl2
我们知道地电位UC=IR=(I2A+I2B) R二、 当接地电阻R较大时，地电位Uc较高，会发生Uc〉UB或Uc〉UA 的情况，当有UA>UC， UC>UB时，A、 B点的雷电位主要的泄放途径如图6所示。此时浪涌保护器的输出残压UAB的值如图7所示，Uab=Ua+Ub=Ubl1+Ubl2同理，当有Ub〉Uc， UC〉UA，也有输出残压UAB-ubu+UBL2的特性。三、 当遇严重的不平衡雷击的情况下，有I2A或I2B其单个对地泄放电流 很大时，即使接地电阻很小，也会发生Uc〉UB或Uc〉UA的情况，此时输出残 压UAB:UA+UB。由此可见，二端口浪涌保护器，其输出残压不仅和使用环境有关，也即 和防雷接地线的接地电阻的大小有关，和电网系统本身的线路电阻及配电变 电所的接地线有关，也即和浪涌保护器的安装位置有关，而且还和雷击的性 质，即不平衡雷击的情况有关。在此我们根据电气设备的安全特性，对上述三种情况的保护可靠性作进 一步的分析。任何电气设备，在产品设计的，都有一个安全工作范围，这个 安全工作范围的工作参数有工作电压、温度、湿度等，而最主要的是产品的 工作电压范围，在规定的工作电压范围内，产品的任何一个组件都能经得住 考验正常工作。当工作电压超过这个范围时，电路的组件就可能过载而损坏。 因此，对任何一种电气设备而言，有这样一个电源安全特性1、 当过压时间小于毫秒时，小于1500伏的过压不会损坏电气设备。2、 当过压时间大于毫秒时，大于280伏的过压都有可能使电气设备损坏。 当防雷接地线为标准的接地线，为非严重的不平衡雷击，根据直接雷击浪涌脉冲和感应雷击浪涌脉冲的特性和二端口氧化锌避雷组件的残压特性， 可得到如图8所示的直接雷击和感应雷击残压Uab。
根据氧化锌的特性和低压电网供电线路雷击的不同情况(平衡雷击和不平衡雷击)和BL1、 BL2的差异性，不难看出uab其幅值 理想平衡雷击情况下Uab=0;理想的非严重的不平衡雷击情况下当PA>PB， UA=UBU<UMAX，Ub-Ubl^Uc;或P^Pa， Ub=Ubu<Umax， Ua=Ubu>U。，都有o<Uab<(Ubl1-UBL2)<800V 对照电气设备的安全特性，我们可以看出-对感应雷击，由于UAB残压的持续时间T〈lms，而且幅度控制在800以内，也就是说输出残压UAB不会对电气设备造成损坏。对直接雷击，由于UAB残压的持续时间T>lms，而且幅度不能保证小于280伏，因此输出残压UAB有可能使电气设备损坏。当地线电阻过大时或逾严重的不平衡雷击时，输出残压Uab>1500V。 对照电气设备的安全特性，输出残压不能保证被保护设备的安全，即浪涌保护器失效。另夕卜，从雷击损坏的另一个可能因素雷电位来考虑，UA(B)=UA(B)+UC(UA、UB为氧化锌元件的残压特性，Uc为地线压降)雷电位UA(^直接作用在电气设备上，有可能使电气设备造成打火放电和击穿损坏的故障，从而使电气设 备损坏。为此，必须采取等电位联接，通过等电位联接虽然可保证电气设备 的安全，但却会造成设备地电位的提高，这就有可能在某些人机接触的场合 中带来人身安全的隐害，为保证人身安全必须在良好等电位连接的基础上埋 设标准的接地线。由此可见，现在国家标准中推荐的和厂家生产的接地型二 端口二模块浪涌保护器，其保护的仅是雷电位的安全，在雷电压上不能起可靠的保护。
发明内容本实用新型的目的是针对上述防雷措施的不足而设计的一种输出残压不 随接地电阻的大小、安装位置、雷击的性质(平衡和不平衡雷击)变化的可简单接地220V 二端口三模块电源浪涌保护器。本实用新型的目的是通过以下技术方案来完成的所述电源浪涌保护器的电路由氧化锌元件BI^跨接在电源进线两端，氧化锌元件BL2和BL3串联 后并接在BL,两端，氧化锌元件BL和BL3的公共接点C接地。采用上述结构设计的可简单接地的电源浪涌保护器在雷电位和雷电压上 起双重的保护作用，雷击浪涌脉冲通过BL2和BL3的嵌位抑制作用，把雷电 位嵌定在电气设备安全承受范围内，通过BL1抑制作用把过高的雷电压限制 在电气设备安全承受范围内，在采用等电位连接的基础上，由于有电网本身 系统良好的避雷接地线组成的泄放途径，使得电网上产生的雷击脉冲通过这 一途径并以热能的形式削耗在这一泄放途径上，因此避雷器在不考虑人生安 全的使用场合，可以采用简单接地，降低防雷工程的接地成本。本实用新型具有使用方便，本身安全可高，安装成本低等优点。


图1是现有技术中典型的二端口二模块电源浪涌保护器电路原理图；图2是现有技术中二端口二模块浪涌保护器应用示意图；图3(A)是雷击脉冲能量在保护器A端的可能泄放途径示意图；图3(B)是雷击脉冲能量在保护器B端的可能泄放途径示意图；图4是接地电阻很小，遇非严重的不平衡雷击情况下的泄放示意图；图5是接地电阻很小，遇非严重的不平衡雷击情况下的雷击残压分析图；图5(A)是雷击浪涌脉冲能量图；图5(B)是A点雷电位图； 图5(C)是B点雷电位图；图5(D)是输出残压UAB图；图6是接地电阻较大情况下的泄放示意图；图7是接地电阻较大情况下的雷击残压分析图；图8是直接雷击和感应雷击残压示意图；图9是本实用新型的一种电路原理结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体 的说明。实施例l:参看图9，本实用新型可简单接地220V二端口三模块电源浪 涌保护器是由氧化锌元件BL,跨接在电源进线两端，氧化锌元件BL2和BL3 串联后并接在BL,两端，氧化锌元件Bk和BL3的公共接点C接地。如果选 定BL1、 BL2、 BL3的工作电压为800V/1MA的氧化锌元件，则经过BL1、 BL2、 BL3压制嵌位的雷电位可控制在1500V以内，雷电压幅度可控制在 1500V以内，以上雷电位在安全承受范围内，在感应雷接情况下，雷电压也 在电器设备的安全承受范围内。另外，由于借用了电网系统良好的避雷器和 避雷接地线，使电网上产生的雷击浪涌脉冲的能量可全部通过这一泄放途径 以热能的形式消耗掉，从而可以保证避雷器简单接地前提下雷击能量的泄放 和电器设备的安全。本实用新型结构简单，使用方便，安全可靠性高，是一 种采用220V供电的电器设备的使用浪涌保护器。最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然， 本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属 于本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种可简单接地220V二端口三模块电源浪涌保护器，其特征在于所述电源浪涌保护器的电路由氧化锌元件BL1跨接在电源进线两端，氧化锌元件BL2和BL3串联后并接在BL1两端，氧化锌元件BL2和BL3的公共接点C接地。
专利摘要本实用新型涉及一种220V电源系统可简单接地的电源浪涌保护器。其由氧化锌元件BL₁跨接在电源进线两端，氧化锌元件BL₂和BL₃串联后并接在BL₁两端，氧化锌元件BL₂和BL₃的公共接点C接地。选定BL1、BL2、BL3的工作电压为800V/1MA的氧化锌元件，则经过BL1、BL2、BL3压制嵌位的雷电位可控制在1500V以内，雷电压幅度可控制在1500V以内，以上雷电位在安全承受范围内，在感应雷接情况下雷电压也在电器设备的安全承受范围内。另外电网上产生的雷击浪涌脉冲的能量可全部通过这一泄放途径以热能的形式消耗掉，可以保证避雷器简单接地前提下雷击能量的泄放和电器设备的安全。
文档编号H02H9/04GK201048288SQ20072010709
公开日2008年4月16日 申请日期2007年3月12日 优先权日2007年3月12日
发明者林 叶 申请人:林 叶